昨日，Quantinuum宣布推出世界性能最强量子计算系统H2，同时，报告成功制造并控制了微软一直在追寻的，梦寐以求的拓扑量子比特。离子阱量子计算神奇般的可能打开了拓扑量子计算的大门。
这家年轻的公司，此举震惊业界。
图｜量子系统H2芯片（来源：Quantinuum）
Quantinuum其最新系统System Model H2，拥有32个量子比特，且具备全连接功能。量子体积达到 65,536 (2^16 )，单量子比特门保真度99.997%，双量子比特门保真度99.8%。
更重要的是，Quantinuum在H2上实现了“非阿贝尔任意子的可控制造与操控”。这些难以捉摸的准粒子被认为是开发本质上抗错的拓扑量子比特的关键，如果实现，容错量子计算机就真正成为可能。
强强联手的新公司
Quantinuum是霍尼韦尔的一家分拆衍生公司，由霍尼韦尔量子部门和剑桥量子（量子软件）于2021年合并而成。
Quantinuum所采用的囚禁离子量子比特技术的优势之一是其较长的相干时间和高保真度门，这在一定程度上帮助其在QV（量子体积）基准测试中始终保持强大的表现。
H2系统在发布时的基准QV为65,536，高于2月份System H1创下的32,768的记录，而根据该公司提供的技术发展路线图，预计在12个月内即可将H2扩展到50个量子比特。
图｜Quantinuum路线图（来源：Quantinuum）
图｜QuantinuumH2参数（来源：Quantinuum）
H2秘密运行，一鸣惊人
更有趣的是，合作伙伴摩根大通(JPMorgan Chase) 今天发布了一篇关于量子优化算法设计的论文，用于投资组合优化，并在H2的早期访问期间就成功验证了数值结果。这表明量子计算机可以在金融领域发挥作用。Quantinuum 的 H2 系统和摩根大通的量子优化算法为量子计算机的应用开发提供了新的可能，打消了诸多疑问。
显然，H2系统自去年11月以来就一直秘密在运行，Quantinuum在此期间保持低调。
如今，一并公布了这台设备的具体信息和在该设备上的应用测试突破。
对于Quantinuum来说，是个大喜日子，因为，更大的消息可能是拓扑量子计算要因此拉开帷幕。
图｜量子系统 H2 参数（来源：Quantinuum）
拓扑量子计算的进展
拓扑量子计算是一种量子计算的方法，它利用了拓扑相位的性质，这种相位对小的扰动并不敏感。
这使得拓扑量子计算机对一些形式的噪音和错误具有很强的抵抗力，这是其他形式的量子计算无法做到的。拓扑量子计算的基本单位是拓扑量子比特，或称为任意子。
拓扑量子计算的思想最早由物理学家Alexei Kitaev在1997年提出。他提出了一个拓扑量子比特的模型，称为Kitaev链。Kitaev的工作引领了拓扑量子计算的发展。
然而，尽管理论上的工作已经进行了几十年，但在实验上创建和操作任意子仍然是一个巨大的挑战。
科技巨头微软曾经押注在该技术路线上，但非常不理想（客：
微软量子计算“天使梦”破碎，扬言的巨大胜利终究是一个“错误”
）。
性感的非阿贝尔拓扑量子比特
广义上讲，拓扑量子比特是由一类任意子准粒子阿贝尔任意子和非阿贝尔任意子构成的，它们与所谓的拓扑物质状态相关。
非阿贝尔任意子的研究，以及创造和控制它们的努力，是许多量子开发者的活跃研究领域。过去，微软和量子科学中心（橡树岭国家实验室）是两个突出的例子。
非阿贝尔拓扑量子比特的有用之处在于它们内在的对噪声的抗性所有导致量子比特退相干的东西（电磁波、热能等）。
令人兴奋的是，这天使般存在的非阿贝尔任意子在Quantinuum的H2上实现了可控制造与操控。
图｜ 创建和控制非阿贝尔波函数。(a) 纠缠 27 个离子以在具有周期性边界条件的 kagome 晶格上创建具有 D4 拓扑序的哈密顿量的基态和激发态。(b) 它的激发超越了阿贝尔任意子，其时空编织仅取决于成对链接，如复曲面代码的 e-和 m-anyons 所示。(c) 研究人员创建并控制非阿贝尔任意子 mR、G、B，它可以通过任意子干涉测量法检测 Borromean 环编织；
图｜编织非阿贝尔任意子。(a) 一对蓝色非阿贝尔通量 mB 被创建，由激发的三角形算子表示。随后，一对绿色 mG 的一个伙伴围绕其中一个 mB 编织并消失，由于融合规则 (4) 而留下 eR（阴影）。然后将上面的蓝色任意子带回它的伙伴，创建另一个 eR。星形和三角形运算符的平均（最大）标准误差为 0.025 (0.069)。(b) 时空中的 Borromean 编织。mB、mG 和 mR 对的创建和编织方式使得每一对都没有链接。缩略图显示了在不同时间点应用的运算符。mB 的创建和移动在 ancilla 上进行控制，允许提取相位 1.02(2)π。对于阿贝尔任意子，相应图的相位将为 0。（来源：Quantinuum）
Quantinuum总裁Tony Uttley自豪表示：“这是史无前例的，过去25年有人试图做到这一点。从理论上讲，这些东西应该存在。现在我们能制造出一个，并证明我们制造出了一个。我们创造了这些非阿贝尔拓扑量子比特，并可以控制它们。”
Quantinuum新任首席执行官Rajeeb Hazra表示：“对于那些认为能够推动人类知识和科学进步的量子计算机仍然遥不可及的人来说，今天标志着一个转折点。H2为Quantinuum带来了突破性的时刻。”
Quantinuum-H2意义非凡
Uttley 认为 Quantinuum 的 H2 是目前唯一可以在其上完成此类工作的量子系统（客注：确实从全球硬件公司看来，该系统集成的全链接量子比特所支持的公司非常优秀）。
Uttley表示，H2甚至在拓扑计算出现之前，很可能成为其他进行基础材料研究的有用工具。
来自IDC 量子计算首席分析师也公开称看好拓扑量子计算的进展，并看好 Quantinuum 的新系统 H2，以此证明 Quantinuum 有能力扩展其离子阱平台。因为，拓扑量子或许才是实现容错量子计算的最可靠的方式。
这样的趋势或许是 2023 年将正式拉开帷幕，进入下一波量子技术浪潮，这将更接近人们一直在谈论的量子优势，即，实现所谓的量子价值。
引用：
[1]https://www.quantinuum.com/news/for-the-first-time-ever-quantinuums-new-h2-quantum-computer-has-created-non-abelian-topological-quantum-matter-and-paided-its-anyons
[2]https://arxiv.org/pdf/2305.03766.pdf
[3]https://www.quantinuum.com/hardware/h2
